活性石灰豎窯窯型比選

1、活性石灰豎窯窯型比選陳子琦摘要介紹和對比了套筒窯、比膛窯、雙梁窯三種活性碳窯的結(jié)構(gòu)和工藝特點,可供企業(yè)建設(shè)或改造石灰窯時參改。關(guān)鍵詞活性石灰窯結(jié)構(gòu)工藝特點選用參考Comparasion and Selection of Three Types of Active Lime Shaft KilnsChen Ziqi(Chinese International Project Consulting Co.)AbstractThis paper provides introduction and comparasion of the structures and process characteri

2、stics of three active lime shaft kilns-BASK kiln,MAERZ kiln and FERCALX kiln,which can give references to construction or renovation of lime shaft kiln.Keywordsactive lime shaft kilnstructureprocess characteristicsreference for selection活性石灰用于轉(zhuǎn)爐煉鋼,具有縮短冶煉時間、提高鋼水純凈度及收得率、降低石灰及螢石消耗等優(yōu)點。因此,世界上發(fā)達國家已100%采用活

3、性石灰煉鋼,我國也早在1983年冶金部召開第一次全國轉(zhuǎn)爐煉鋼會議時就明確的規(guī)定,轉(zhuǎn)爐煉鋼使用活性石灰是一項基本的技術(shù)政策。10多年來,我國冶金行業(yè)通過引進和自主開發(fā)建設(shè)了一批活性石灰窯,使優(yōu)質(zhì)活性石灰的產(chǎn)量占到了冶金石灰總產(chǎn)量的30%左右,但還遠遠不能滿足需要,將來必然還要建設(shè)一系列的活性石灰窯。在冶金系統(tǒng)的活性石灰窯中,數(shù)量最大的是豎窯,如并流蓄熱式雙膛豎窯、環(huán)形套筒豎窯、雙梁豎窯等。窯型比選是建設(shè)活性石灰項目中最重要的前期準備工作,我們根據(jù)多年來國內(nèi)外考察研究的經(jīng)驗,將活性石灰豎窯中具有代表性的套筒窯、雙膛窯、雙梁窯比較介紹如下,供參考。這些窯型各有特點,各有其適用范圍,究竟選用那種窯型應(yīng)

4、結(jié)合用戶的具體情況而定。1環(huán)形套筒豎窯(BASK窯)這種窯是德國貝肯巴赫爐窯公司(BECKENBACH KILNS GMBH)于1960年發(fā)明的,至今在全世界已建有300多座套筒窯,在我國大陸有9座,其中化工系統(tǒng)5座、冶金系統(tǒng)4座(在梅山、馬鋼等企業(yè))。套筒窯由砌有耐火材料的窯殼和分成上下兩段的內(nèi)套筒組成,窯殼與內(nèi)套筒同心布置,礦石位于窯體和內(nèi)套筒之間的環(huán)形空間內(nèi)以利于氣流穿透,故名環(huán)形套筒豎窯。下內(nèi)套筒位于豎窯的下部,結(jié)構(gòu)為雙層鋼殼形成環(huán)隙,環(huán)隙內(nèi)通空氣冷卻,其內(nèi)外側(cè)砌耐火磚襯;上內(nèi)套筒懸掛在窯頂部。上下內(nèi)套筒各有其不同的功能,上內(nèi)筒主要是將高溫廢氣抽出用于預(yù)熱噴射空氣;下內(nèi)筒主要是用于產(chǎn)生

5、循環(huán)氣流形成并流煅燒,同時起到保證氣流均勻分布的作用。套筒窯的結(jié)構(gòu)特點是因設(shè)置了內(nèi)套筒在一個窯身內(nèi)形成了并流煅燒。套筒窯設(shè)有兩層燃燒室,燃燒室通過耐火材料砌筑的拱橋與內(nèi)套筒相聯(lián)。套筒窯使用的燃料為流體燃料,如天然氣、焦爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、高焦混合煤氣(發(fā)熱值在1600kcal/Nm3以上)、電石爐氣、輕油、重油、煤粉等,在上述燃料不足的情況下,也可添加少量的小塊焦炭。套筒窯窯體從上到下分為:預(yù)熱帶、上部煅燒帶(逆流)、中部煅燒帶(逆流)、下部煅燒帶(并流)、冷卻帶,其核心為下部并流煅燒帶,石灰最終在下部煅燒帶內(nèi)燒成,保證了能夠煅燒出優(yōu)質(zhì)活性石灰。套筒窯窯內(nèi)廢氣在預(yù)熱礦石及噴射空氣后自身溫度下降到

6、180左右由廢氣引風機抽出,經(jīng)布袋除塵器凈化后排空。整個窯體為負壓操作,對窯體密封要求不高,可以在線觀察到窯內(nèi)的煅燒過程、在線取樣及維修設(shè)備,因此,在所有豎窯中套筒窯作業(yè)率最高。2并流蓄熱式雙膛豎窯(MAERZ窯)這種窯的工藝原理是首先由奧地利的Alois Schmid 與Hermann Hofer 提出的,瑞士麥爾茲爐窯公司(MAERZ OFENBAU AG)于1965年獲得專利許可權(quán)。目前,世界各國已建成這種窯300多座,在我國大陸有9座,全部在冶金系統(tǒng)(太鋼、包鋼等企業(yè))。雙膛窯有兩個窯身,兩個窯身交替輪換煅燒和預(yù)熱礦石,在兩個窯身的煅燒帶底部之間有連接通道彼此連通,每隔12min換向一

7、次以變換窯身的工作狀態(tài)。在操作時,兩個窯身交替裝入礦石,燃料分別由兩個窯身的上部送入,通過埋設(shè)在預(yù)熱帶底部的多支噴槍將燃料均勻地分布在整個窯的斷面上,使燃料得到均勻的燃燒。雙膛窯使用的燃料也是流體燃料,如燃氣、燃油、煤粉等均可。助燃空氣用羅茨風機從豎窯的上部送入,助燃空氣與燃料混合前在預(yù)熱帶先被預(yù)熱,然后煅燒火焰氣流通過煅燒帶與礦石并流(在所有豎窯中,雙膛窯的并流帶最長),使礦石得到煅燒。煅燒后的廢氣通過連接兩個窯身的通道沿著另一窯體的預(yù)熱帶向窯頂排出。由于長行程的并流煅燒,石灰質(zhì)量很好。另外,由于兩個窯身交替換向操作,廢氣直接預(yù)熱礦石,熱量得到了充分的利用,在所有豎窯中單位熱耗最低。雙膛窯為

8、密封正壓操作,工作壓力在40kPa左右。整個窯的操作控制(如換向、裝料等)由PLC集中控制。3雙梁窯(FERCALX窯)雙梁窯是意大利弗卡斯公司(FERCALXS.P.A)多年來不斷開發(fā)和改進的窯型,目前在全世界建有120座左右,在我國大陸有2座,其中化工系統(tǒng)1座、冶金系統(tǒng)1座(石家莊鋼廠)。雙梁窯的核心部分是采用兩層燒咀梁,梁內(nèi)有若干燃料管將燃料供給燒咀,燒咀分布在梁的兩側(cè),將燃料均勻地分布在窯的斷面上(雙梁窯斷面一般為方形或矩形),保證了在整個豎窯斷面上均勻燃燒。燒咀梁采用導(dǎo)熱油冷卻,導(dǎo)熱油帶出的熱量用于預(yù)熱燃燒一次空氣,使窯的熱耗有所降低。雙梁窯采用了雙向壓力系統(tǒng),煅燒帶以下為正壓,煅燒

9、帶以上為負壓。燃燒所需的二次空氣由鼓風機通過分布梁進入冷卻帶,使窯內(nèi)煅燒帶以下保持正壓;窯上部的廢氣通過廢氣引風機抽出,使窯內(nèi)煅燒帶以上保持負壓。雙梁窯使用的燃料亦為流體燃料,如燃氣、燃油、煤粉等。4三種活性石灰豎窯窯型綜合比較上述三種窯型各有特點,其綜合比較見表1。5結(jié)語任何窯型均有其特定的優(yōu)點及缺點,窯型比選主要是根據(jù)用戶具體條件結(jié)合窯特點進行綜合比較,擇優(yōu)選定。例如,在國外,當燃料價格較低、投資占主導(dǎo)地位時,他們傾向于選擇投資較低的套筒窯;當燃料價格上漲、投資因素占次要地位時,他們傾向于選擇熱耗較低的雙膛窯。在國內(nèi),一些企業(yè)根據(jù)投資少、燃料為低熱值煤氣等特點選擇了套筒窯;某企業(yè)根據(jù)需要煅

10、燒小粒度石灰石的特點選擇了雙膛窯。因此,窯型選擇的關(guān)鍵是根據(jù)企業(yè)具體情況揚長壁短,抓住主要矛盾。表1活性石灰豎窯窯型綜合比較表比較項目套筒窯(BASK)雙膛窯(MAERZ)雙梁窯(FERCALX)備注煅燒原理部分逆流、部分并流煅燒全程并流煅燒全程逆流煅燒指氣流方向與物料方向相同(并流)或相反石灰活性度350ml,最高可達400ml350ml,最高可達400ml300ml,最高約350ml4N HC l5min滴定,是國內(nèi)外實際生產(chǎn)數(shù)值石灰中殘余CO2含量1.5%,最低可達1%1.5%,最低可達1%2%是國內(nèi)外實際生產(chǎn)數(shù)值豎窯單位熱耗376239713553376237623971kJ/kg石灰

11、豎窯單位電耗222522282325kW.h/t石灰豎窯年作業(yè)率98%91%94%94%不含配套設(shè)施的影響大、中修周期510年48年58年中修指局部更換耐材原料粒徑比131212小大原料最小粒度30mm15mm30mm僅雙膛窯已用小粒度使用燃料種類流體燃料流體燃料流體燃料燃氣,燃油,煤粉燃氣加壓要求15kPa40kPa指入窯燃氣的壓力窯內(nèi)工作壓力負壓,從-20至-350mmH2O正壓,4000mmH2O煅燒帶上部負壓、下部正壓窯體密封要求因負壓要求不高因正壓要求較高密封要求一般設(shè)備總重量較小較大中參照已建成項目引進設(shè)備重量較小較大較大參照已建成項目引進用匯量110萬美元150200萬美元200萬美元參照已建成項目電力安裝容量小大中參照已建成項目保安電源需要需要需要指不間斷供電控制復(fù)雜程度簡單復(fù)雜較復(fù)雜指豎窯系統(tǒng)控制耐材復(fù)雜程度復(fù)雜較復(fù)雜簡單指磚型及砌筑故障率較低較高較高指工藝及設(shè)備故障操作與維護難易程度簡單,負壓操作,可在線維修與檢測復(fù)雜,需頻繁換噴槍及清理通道一般,但燒咀梁導(dǎo)熱油系統(tǒng)較復(fù)雜投資需求量較小較高較高綜合比較主要優(yōu)點活性度高、作業(yè)率